JP2016013952A - Manufacturing apparatus for crystalline molten slag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、結晶質溶融スラグの製造装置及び結晶質溶融スラグの製造装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing crystalline molten slag and an apparatus for producing crystalline molten slag.
ゴミ焼却灰の埋立処分は、有害物質の溶出等により環境を汚染するおそれがある。このため、ゴミ焼却灰を加熱溶融し、一般的には水中に投入して溶融スラグ化することが行われている。溶融スラグは溶融前のゴミ焼却灰に比べて重金属の溶出が極めて少なくなり、そのまま埋立処分を行っても安全性は高いものとなる。また、減容効果も大きいため、埋立処分場の延命化も図ることができる。しかし、ゴミ焼却灰を溶融するためには多大なエネルギーを消費するため、コストがかかりすぎるという問題があり、このことがゴミ焼却灰の溶融スラグ化処理の普及を阻む一因となっている。 Landfill disposal of garbage incineration ash may contaminate the environment due to elution of harmful substances. For this reason, waste incineration ash is heated and melted, and generally poured into water to form molten slag. Molten slag has very little elution of heavy metals compared to the waste incineration ash before melting, and the safety is high even if landfill disposal is performed as it is. Moreover, since the volume reduction effect is great, the life of the landfill site can be extended. However, in order to melt the waste incineration ash, a large amount of energy is consumed, so that there is a problem that the cost is too high. This is one factor that hinders the spread of the melting slag processing of the waste incineration ash.
このため、溶融スラグをそのまま埋立するのではなく、骨材や路盤材等として再利用することが行われている。しかし、焼却灰溶融物を水中に投入して冷却した水砕スラグは、ガラス化した粒子が極めて脆く、容易に細粒化してしまうため、再利用先が細骨材の代替に限られる。溶融スラグの再利用におけるこうした問題を解決するために、焼却灰溶融物をゆっくりと冷却を行う(徐冷)方法や、900℃〜1,000℃まで再加熱をする方法によって結晶質溶融スラグを製造する提案がある(例えば特許文献1及び2)。 For this reason, the molten slag is not reclaimed as it is, but reused as an aggregate or a roadbed material. However, granulated slag that has been cooled by introducing incinerated ash melt into water is very brittle with vitrified particles and easily becomes finer. Therefore, the reuse destination is limited to the replacement of fine aggregate. In order to solve these problems in the reuse of molten slag, crystalline molten slag is produced by slowly cooling the incinerated ash melt (slow cooling) or by reheating to 900 ° C to 1,000 ° C. There are proposals (for example, Patent Documents 1 and 2).
上記従来の結晶質溶融スラグの製造方法では、焼却灰溶融物を鉄製容器に入れて自然冷却させたり(特許文献1)、鉄製容器の大きさや形状を変えたり(特許文献2)して、焼却灰溶融物の冷却速度を制御している。しかし、このような制御方法では、焼却灰溶融物の冷却速度を精密にコントロールすることは困難であり、製造された溶融スラグの結晶化度や機械的強度等においてバラツキがあった。一方、焼却灰溶融物を900℃〜1,000℃まで再加熱する場合は多大なエネルギーが必要となるため、エネルギーコストが高騰化するという問題を生じていた。 In the conventional method for producing crystalline molten slag, the incinerated ash melt is placed in an iron container and allowed to cool naturally (Patent Document 1), or the size and shape of the iron container are changed (Patent Document 2), and then incinerated. Controls the cooling rate of the ash melt. However, with such a control method, it is difficult to precisely control the cooling rate of the incinerated ash melt, and the crystallinity and mechanical strength of the produced molten slag vary. On the other hand, when the incinerated ash melt is reheated to 900 ° C. to 1,000 ° C., a large amount of energy is required, resulting in a problem that the energy cost increases.
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、焼却灰溶融物から機械的強度に優れ、品質のバラツキが少ない結晶質溶融スラグを製造することができ、しかもエネルギー消費量の少ない結晶質溶融スラグの製造装置を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and can produce crystalline molten slag having excellent mechanical strength and low quality variation from the incinerated ash melt, and also having an energy consumption amount of Providing an apparatus for producing a small amount of crystalline molten slag is a problem to be solved.
本発明の結晶質溶融スラグの製造装置は、焼却灰溶融物を空冷して結晶質溶融スラグとするための結晶化スラグ製造装置であって、焼却灰溶融物を積載した容器が通過するトンネル室と、該トンネル室内に設けられ、該焼却灰溶融物を積載した容器からの輻射熱を受けるフィンと、該トンネル室内の一端側から他端側に向かって空気を送るための送風手段と、を備えることを特徴とする。 The apparatus for producing crystalline molten slag according to the present invention is a crystallization slag producing apparatus for air-cooling incinerated ash melt to form crystalline molten slag, and a tunnel chamber through which a container loaded with incinerated ash melt passes And a fin that is provided in the tunnel chamber and receives radiant heat from the container loaded with the incinerated ash melt, and a blower means for sending air from one end side to the other end side in the tunnel chamber. It is characterized by that.
本発明の結晶質溶融スラグの製造装置では、焼却灰溶融物を積載した容器がトンネル室内を通過する際に、焼却灰溶融物や容器からの輻射熱によってトンネル室内に設けられたフィンが加熱される。そして、送風手段によってトンネル室内の一端側から送られた空気がフィンとの間で熱交換を行い、加熱空気となってトンネル室の他端側から出る。このため、加熱空気を熱源として焼却灰の乾燥等に利用することができ、ひいては結晶質溶融スラグの製造エネルギー消費量及び製造コストを低減することができる。 また、トンネル室内へ送る空気の流速やトンネル室内を通過する容器の滞留時間を調節することにより、焼却灰溶融物の冷却速度を容易に制御することができる。このため、外気温度に合わせて結晶化度を適宜制御することができ、風の影響を受けることもない。したがって、品質が一定で機械的強度に優れた結晶質溶融スラグを容易に製造することができる。
なお、フィンは空気に熱を伝えるに十分な面積及び形状とすることが好ましい。
In the crystalline molten slag manufacturing apparatus of the present invention, when the container loaded with the incinerated ash melt passes through the tunnel chamber, the fins provided in the tunnel chamber are heated by the incinerated ash melt and the radiant heat from the container. . And the air sent from the one end side in the tunnel chamber by the air blowing means performs heat exchange with the fins, and becomes heated air and exits from the other end side of the tunnel chamber. For this reason, heating air can be used as a heat source for drying incinerated ash, and as a result, production energy consumption and production cost of crystalline molten slag can be reduced. Moreover, the cooling rate of the incinerated ash melt can be easily controlled by adjusting the flow rate of the air sent into the tunnel chamber and the residence time of the container passing through the tunnel chamber. For this reason, the crystallinity can be appropriately controlled in accordance with the outside air temperature, and is not affected by the wind. Therefore, it is possible to easily produce a crystalline molten slag having a constant quality and excellent mechanical strength.
The fins preferably have an area and shape sufficient to transfer heat to the air.
本発明の結晶質溶融スラグの製造装置では、トンネル室内から排出される加熱空気によって、原料となる焼却灰を乾燥する乾燥炉を設けることができる。こうであれば、焼却灰溶融物から回収した熱を焼却灰の乾燥に利用でき、結晶質溶融スラグを製造するためのエネルギーを節約することができる。 In the crystalline molten slag manufacturing apparatus of the present invention, a drying furnace for drying incinerated ash as a raw material can be provided by heated air discharged from the tunnel chamber. If it is like this, the heat | fever collect | recovered from the incineration ash melt can be utilized for drying of incineration ash, and the energy for manufacturing crystalline molten slag can be saved.
本発明の結晶質溶融スラグの製造装置によって、本発明の結晶質溶融スラグの製造方法を行うことができる。すなわち、本発明の結晶質溶融スラグの製造方法は、焼却灰溶融物を積載した容器をトンネル室の一端から搬入する搬入工程と、該搬入工程後、該トンネル室の該他端又は該一端から該一端又は該他端に向かって空気を流すことによって該焼却灰溶融物を結晶質溶融スラグとする冷却する冷却工程と、冷却工程によって生じた結晶質溶融スラグを該トンネル室の他端側から容器とともに搬出する搬出工程と、を有することを特徴とする。 The crystalline molten slag production apparatus of the present invention can be performed by the crystalline molten slag production apparatus of the present invention. That is, the method for producing crystalline molten slag of the present invention includes a carrying-in step of carrying in a container loaded with incinerated ash melt from one end of a tunnel chamber, and after the carrying-in step, from the other end or one end of the tunnel chamber. A cooling step of cooling the incinerated ash melt into crystalline molten slag by flowing air toward the one end or the other end, and the crystalline molten slag generated by the cooling step from the other end side of the tunnel chamber An unloading step of unloading with the container.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
実施形態の結晶質溶融スラグの製造装置は、ゴミ焼却場の焼却灰から結晶質溶融スラグを製造するものであり、図1に示すように、ゴミ焼却灰を乾燥するためのロータリーキルン1と、ゴミ焼却灰を溶融して焼却灰溶融物とするための電気式溶融炉2と、焼却灰溶融物を冷却するための冷却炉40とからなる。
冷却炉40にはトンネル室6が備えられており、トンネル室6の一端には、鉄製のスラグパン4をトンネル室6内に搬入するための搬入扉7が設けられており、他端にはスラグパン4をトンネル室6内から搬出するための搬出扉10が設けられている。トンネル室6の天井8には、鋼鉄製の冷却フィン11が多数設けられており、さらに、天井8の搬出扉10側の一端と搬入扉7側の一端にはそれぞれ、送風口12及び排出口13が設けられている。送風口12は送風機14に接続されており、排出口13はロータリーキルン1のバーナーの空気取入口9に接続されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
The apparatus for producing crystalline molten slag according to the embodiment produces crystalline molten slag from incineration ash of a garbage incineration plant. As shown in FIG. 1, a rotary kiln 1 for drying the garbage incineration ash, and garbage It consists of an electric melting furnace 2 for melting the incinerated ash to form an incinerated ash melt, and a
The
以上のように構成された実施形態の製造装置を用いた結晶質溶融スラグの製造方法について、工程順に説明する(図2参照)。
<乾燥工程S1>
図1に示すように、ゴミ焼却場から運搬された水分を含むゴミ焼却灰WDをロータリーキルン1に投入し、乾いたゴミ焼却灰DDとする。
A method for producing crystalline molten slag using the production apparatus of the embodiment configured as described above will be described in the order of steps (see FIG. 2).
<Drying step S1>
As shown in FIG. 1, waste incineration ash WD containing moisture transported from a waste incineration site is put into a rotary kiln 1 to form dry waste incineration ash DD.
<溶融工程S2>
次に、乾いたゴミ焼却灰DDを溶融炉2で溶融し焼却灰溶融物3とする。ゴミ焼却灰の主成分としては通常CaO、SiO2、Al2O3が主成分となる。CaOが不足する場合には 、石灰原料(例えば石灰石鉱物、消石灰、およびそれらを含む廃棄物など)を補助材として添加することによって、塩基度が0.8〜1.2となるように調整する。溶融炉としては、例えば、電気エネルギーによって溶融する電気式溶融炉(交流アーク式溶融炉、交流電気抵抗式溶融炉、直流電気抵抗式溶融炉、プラズマ式溶融炉、誘導式溶融炉等)、重油やガス等の燃料を燃焼させて溶融する燃料燃焼式溶融炉(回転式表面溶融炉、反射式表面溶融炉、輻射式表面溶融炉、旋回流式溶融炉、ロータリーキルン式溶融炉、コークスベット式灰溶融炉等)、ゴミを直接溶融する直接式溶融炉(コークスベット式溶融炉、熱分解・旋回流式溶融炉、内部式溶融炉等)等が挙げられる。
溶融炉の温度は焼却灰の成分によっても異なり、適宜選択すればよいが、一般的には1300〜1600℃で溶融する。
<Melting step S2>
Next, the dry waste incineration ash DD is melted in the melting furnace 2 to obtain an
The temperature of the melting furnace varies depending on the components of the incinerated ash and may be appropriately selected, but generally melts at 1300 to 1600 ° C.
<搬入工程S3>
焼却灰溶融物3を所定時間ごとに台車4aに載せられたスラグパン4に注ぐ。
焼却灰溶融物3の入ったスラグパン4を載置した台車4aは輸送車両5に連結されて、搬入扉7から搬入され、連結が切り離されたのち搬入扉7が閉められる。
<Import process S3>
The incinerated
The
<冷却工程S4>
次に、図3(a)に示すように、所定の時間の間、送風機14から空気が送られ、送風口12からトンネル室6内に入る。そして、焼却灰溶融物及びスラグパン4からの輻射熱によって熱せられた冷却フィン11と空気との間で熱交換が行われ、加熱空気が排出口13から排出される。そして、排出された加熱空気は図1に示すロータリーキルン1の空気取入口9に送られ、水分を含むゴミ焼却灰WDが乾燥される。
<Cooling step S4>
Next, as shown in FIG. 3A, air is sent from the
<搬出工程S5>
スラグパン4をトンネル室6内に搬入してから所定時間経過後、図3(b)に示すように、搬出扉10が開けられ、スラグパン4を載せた台車4aが輸送車両に連結されてトンネル室6外へ搬出され、先頭の1台が切り離される。
さらに、上記の搬入工程S3、冷却工程S4及び搬出工程S5を繰り返す。
<Unloading step S5>
After a lapse of a predetermined time since the
Furthermore, said carrying-in process S3, cooling process S4, and carrying-out process S5 are repeated.
実施形態のトンネル室6では、焼却灰溶融物の顕熱が冷却フィン11に輻射熱として伝わり、送風機14から送風された空気と熱交換を行って回収される。熱交換される時間当たりの熱量は、送風機14からの送風量や、スラグパン4の大きさや、トンネル室6内での滞留時間を調整することによって、焼却灰溶融物の冷却速度を制御することができる。このため、外気温度に合わせて結晶化度を適宜制御することができ、風の影響を受けることもない。したがって、品質が一定で機械的強度に優れた結晶質溶融スラグを容易に製造することができる。焼却灰溶融物の冷却速度は結晶生成から結晶成長温度帯では1°C/分以上で行うことが好ましい。また、冷却フィン11等との熱交換によって熱回収された加熱空気は、図1に示すロータリーキルン1の空気取入口9に送られ、水分を含むゴミ焼却灰WDが乾燥に用いられる。このため、従来ゴミ焼却灰WDの乾燥の為に用いられていたバーナの都市ガス消費量を大幅に削減することができる。
熱収支を計算すれば、以下のとおりとなる。
1)ゴミ焼却灰WDの乾燥をバーナによる都市ガス燃焼のみで行った場合、以下の通りとなる。
月間都市ガス使用量:32,000Nm3/月
都市ガス発熱量:41.65MJ/Nm3
月間使用熱量:32,000Nm3×41.65 MJ/Nm3=1,333,000 MJ/月
となる。
2)焼却灰溶融物から回収される熱量
焼却灰溶融物を1350℃から350℃に冷却した場合、比熱を0.265cal/gとして焼却灰溶融物から回収される熱量は以下の式で計算される。
4.18×0.265 cal/g×1000℃×1000t/月×1000kg/t×1000g/kg=1,227,000 MJ/月
3)熱収支
上記の計算から、都市ガスによる月間使用熱量(1333000 MJ/月)よりも若干少ないぐらいの熱が焼却灰溶融物から回収され、ゴミ焼却灰WDの乾燥を若干の都市ガスの追い炊きをするだけで、ゴミ焼却灰WDの乾燥を行うことができる。
In the
The heat balance is calculated as follows.
1) When the incineration ash WD is dried only by city gas combustion using a burner, the result is as follows.
Monthly city gas consumption: 32,000Nm 3 / month city gas calorific value: 41.65MJ / Nm 3
Monthly heat consumption: 32,000Nm 3 × 41.65 MJ / Nm 3 = 1,333,000 MJ / month.
2) The amount of heat recovered from the incinerated ash melt When the incinerated ash melt is cooled from 1350 ° C to 350 ° C, the specific amount of heat is 0.265 cal / g, and the amount of heat recovered from the incinerated ash melt is calculated using the following formula: .
4.18 × 0.265 cal / g × 1000 ° C × 1000t / month × 1000kg / t × 1000g / kg = 1,227,000 MJ / month 3) Heat balance From the above calculation, it is slightly more than the monthly heat consumption by city gas (1333000 MJ / month) Less heat is recovered from the incineration ash melt, and the incineration ash WD can be dried by merely cooking a little city gas to dry the incineration ash WD.
(実施例1)
実施例1では図4に示す熱回収用の冷却試験炉20を作製し、焼却灰溶融物からの熱回収実験を行った。この冷却試験炉20は無底四角柱形状で鋼鉄製の容器21を備えており、容器21の天井21aは四角錘形状にされている。天井21aの中央には穴22が開いており、穴22には排出管23が接続されており、排出管23の他端は図示しない排気ファンに接続されている。天井21aには穴22を中心として放射状に多数の冷却フィン24が設けられている(図5参照)。また、容器21の下端には外気を取り入れるための導入管25が設けられている。容器21は耐熱性の断熱材26で囲まれている。
Example 1
In Example 1, the
以上のように構成された冷却試験炉20を用い、焼却灰溶融物からの熱回収実験を行った。
まず、電気式溶融炉によって溶融された焼却灰をスラグパン30に入れ、その上から冷却試験炉20を被せた。そして、1)焼却灰溶融物中心温度、2)スラグパンの表面温度、3)断熱材外側表面温度、及び4)外気温度を熱電対によって測定した。また、比較のために冷却試験炉20を被せることなく外気中にさらした状態で、1)焼却灰溶融物中心温度、2)焼却灰溶融物表面温度、3)スラグパンの表面温度、4)外気温度を熱電対によって測定した。
Using the
First, the incinerated ash melted by the electric melting furnace was put into the
その結果、冷却試験炉20を用いて排気ファンによって強制冷却した場合には、図6に示すように焼却灰溶融物中心の温度、及びスラグパンの表面温度が円滑に低下しているのに対し、大気下で自然冷却した場合には、図7に示すように、焼却灰溶融物中心の温度、及びスラグパンの表面温度が円滑には低下しておらず、外気温や風の影響を受けていると考えられた。また、排気ファンによって強制冷却した場合には、その排気ファンの排気速度を排気ファンの回転数によって容易に制御することができるため、焼却灰溶融物の冷却速度の制御を容易に行うことができることが分かる。このため、焼却灰溶融物から機械的強度に優れ、品質のバラツキが少ない結晶質溶融スラグを製造することができることが分かった。また、排出管23からは加熱された空気が排出されるため、これを焼却灰の乾燥等の熱源として利用することができる。
As a result, when forced cooling is performed by an exhaust fan using the
この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。 The present invention is not limited to the description of the embodiments of the invention. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.
1…ロータリーキルン、2…溶融炉、40…冷却炉、3…焼却灰溶融物、6…トンネル室、4…スラグパン、11…冷却フィン(フィン)、14…送風機(送風手段)
S1…乾燥工程、S2…溶融工程、S3…搬入工程、S4…冷却工程、S3…搬出工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotary kiln, 2 ... Melting furnace, 40 ... Cooling furnace, 3 ... Incinerated ash melt, 6 ... Tunnel room, 4 ... Slag pan, 11 ... Cooling fin (fin), 14 ... Blower (blower means)
S1 ... drying process, S2 ... melting process, S3 ... carrying-in process, S4 ... cooling process, S3 ... unloading process
Claims (3)
焼却灰溶融物を積載した容器が通過するトンネル室と、該トンネル室内に設けられ、該焼却灰溶融物を積載した容器からの輻射熱を受けるフィンと、該トンネル室内の一端側から他端側に向かって空気を送る送風手段と、を備えた結晶質溶融スラグ製造装置。 A crystallization slag production apparatus for air-cooling incinerated ash melt to form crystalline molten slag,
A tunnel chamber through which a container loaded with the incinerated ash melt passes; a fin provided in the tunnel chamber for receiving radiant heat from the container loaded with the incinerated ash melt; and from one end side to the other end side of the tunnel chamber. An apparatus for producing crystalline molten slag, comprising: air blowing means for sending air toward.
該搬入工程後、該トンネル室の該他端又は該一端から該一端又は該他端に向かって空気を流すことによって該焼却灰溶融物を結晶質溶融スラグとする冷却する冷却工程と、
冷却工程によって生じた結晶質溶融スラグを該トンネル室の他端側から容器とともに搬出する搬出工程と、を有する結晶質溶融スラグの製造方法。 A carrying-in process of carrying a container loaded with incinerated ash melt from one end of the tunnel room;
A cooling step of cooling the incinerated ash melt into crystalline molten slag by flowing air from the other end or one end of the tunnel chamber toward the one end or the other end after the carrying-in step;
A method for producing crystalline molten slag, comprising: carrying out the crystalline molten slag generated by the cooling step together with the container from the other end of the tunnel chamber.
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